顶板荷载计算

1、规范解读建筑结构.技术通讯 2006年5月建筑结构设计规范系列讲座（一）对荷载规范第4.1.1条的理解与应用朱炳寅（中国建筑设计研究院北京100044-）121结构设计中涉及荷载的相关问题在理解与应用现行建筑结构荷载规范 （GB50009-2001 ）（简称规范）表4.1.1时，要注意以 下几个方面：（1） 表中的所有荷载均为直接作用 在楼面上的荷载，其数值仅可直接用于楼面板设计计算，用于楼 面梁、柱、墙及基础计算时，需按荷载规范第4.1.2条要求折减。（2）车辆荷载尤其是消防车对楼面的荷载作用，主要应考虑车辆满载重量及汽车轮压的动荷载效应， 动力系数与楼面覆土厚度等因素有关，见表1。（3）表

2、4.1.1中第8项实际上是汽车轮压直接作 用在楼板上的等效均布活荷载。符合其表注3规定时， 按表中数值取用；不符合时，按结构效应等效原则， 将车轮的局部荷载换算为等效均布荷载。对于跨度较大的楼板还应考虑多辆汽车的共同作用。1）对客车荷载，不能将客车车库的楼面等效荷 载（规范表4.1.1中第8项数值）与其楼面实际荷载 混为一谈。楼面等效荷载为不同形式楼板按跨中弯矩 相等折算出的均布荷载值。在相同楼面荷载（客车荷 载）下，当楼板的形式不同时，等效荷载数值是不同 的。因此，设计中将客车荷载按规范的等效荷载数值 限制是不恰当的，且容易得出同一客车停车库（场） 有两种不同荷载限值的错误结论。对客车车库的

3、荷载应以限定客车的种类为宜，如限定停放载人少于9人的客车（每一车位最小范围2.5m X 4.5m）等。2）对消防车荷载，若不考虑板顶的覆土厚度对 消防车轮压的影响而统一取用表中数值，当地下室顶 板顶面覆土厚度较厚时，显然是不合适的。例如：某 工程纯地下室（顶板为板跨小于2m的单向板）顶面为覆土厚度3m的绿化地面，消防车（30t级）道贯穿 其中，覆土已将消防车轮压局部荷载基本扩散为均布 荷载，由表3可知，30t消防车在车身平面内的平均荷 载仅为11.25kN/m2,显然消防车的任何排列方式均不 可能达到表4.1.1中35kN/m 2的数值。覆土厚度（m）0.250.300.350.400.450

4、.500.550.600.65> 0.7动力系数1.301.271.241.201.171.141.101.071.041.0汽车轮压荷载传至楼板和梁的动力系数表1注：覆土厚度不为表中数值时，其动力系数可按线性内插法确定。主要指标单位汽车-10级汽车-超10级汽车-20级汽车-超20级主车重车主车重车主车重车主车重车一辆汽车总重力kN100150200300550一行汽车车队中重车数量辆1111前轴重力kN3050706030中轴重力kN-2X120后轴重力kN701001302X1202X140轴距m4.04.04.04.0+1.43+1.4+7+1.4轮距m1.81.81.81.81

5、.8前轮着地宽度及长度m0.25 >0.200.25 >0.200.3 >0.20.3 >0.20.3 >0.2中、后轮着地宽度及长度m0.5 >0.20.5 >0.20.6 >0.20.6 >0.20.6 >0.2车辆外形尺寸（长疽）m7.0 >2.57.0 >2.57.0 >2.58.0 >2.515.0 >2.5车身投影范围的平均重量kN/m25.728.5711.4315.0014.67各级汽车荷载的主要技术指标表23:覆土厚度足够时消防车的荷载表3消防车重量W （kN）1001502003005

6、50荷载 q (kN/m 2)4.256.348.5011.2511.38注：表中消防车在其投影面积范围内的平均荷重（考虑汽车之间的 纵向及横向最小间距均为 600mm q= W（车辆长+ 0.6）（车辆宽+ 0.6）（4）荷载规范条文说明中指出，“对2030t的消防车，可按最大轮压为60kN作用在0.6m X 0.2m的局部面积上的条件确定”。为此，应按全国民用建筑工 程设计技术措施（结构）（简称结构技术措施）图 2.3.2和图2.3.3确定汽车纵横方向的排列间距。（5）目前结构设计计算中，出于对结构抗震设计的 考虑，地下室承受的土压力一般均按静止土压力计算， 土压力系数k0值一般取0.5，

7、也可以按照表 5采用。 2设计建议（1） 对于直接承受消防车荷载的结构楼面（屋面） 板，当符合荷载规范要求时，可进行简化计算，即直 接采用规范表4.1.1中均布活荷载数值；当不符合时， 应计算汽车轮压的局部荷载效应。（2）楼板和梁的设计计算中，应考虑汽车轮压的 动力系数，可按表 1考虑顶板板顶以上覆土对汽车轮 压动力系数的降低作用。（3）考虑汽车轮压压力扩散的计算方法。1）汽车荷载作用下（为便于说明问题，此处仅 考虑汽车轮压的单工况计算），管沟壁或地下室外墙的 侧向土压力见图1。在宽度b2范围内，当下端固定时，墙底总弯矩： M =©加 /3 +q2b2 /6）h2（上端自由） （1）

8、图1管沟壁或地下室外墙的侧向土压力M =（7q1b1+8q2b2）h2/120 （上端简支）（2）式中q，q2分别为汽车荷载在深度为h0及h°+ h处的水平侧压力；b1,b2分别为汽车荷载在深度为h0及h0+ h处的水平侧压力分布宽度，其值=轮宽+两侧各按30° 角向下扩散的宽度。2）依据城市供热管网结构设计规范 （CJJ105-2005）的规定，轮压在混凝土结构中的扩散按 单边1： 1考虑，即相当于取图1中扩散角a =45 °；轮压在土中的扩散按深度每增加1m,单边扩散宽度增加0.7m考虑，即相当于取图1中扩散角a =35气（4） 主动土压力系数ka = tan

9、2（450 平/2）见表 4;静止土压力系数取 0.5 ,也可以按照表 5采用。（5）静止土压力系数 k°随土体密实度、固结程度的增加而增加，对正常固结土取值见表5。主动土压力系数ka表4内摩擦角卬15°20 s25°30 s35°40 s45°ka0.5880.4900.4060.3330.2700.2170.171静止土压力系数k0表5土坚硬硬可塑粘性土可软塑软塑粘流塑粘类土粉质粘土、砂土粘性土性土性土k00.20.40.40.50.50.60.60.750.750.8自然状态下的土体内水平向有效应力，可以认为与静止土压力相等，土体侧向变形会改变其水平应力 状态，最终的水平应力随着变形的大小和方向而呈现 出主动极限平衡和被动极限平衡两种极限状态。事实 上，地下室的施工工艺决定了其周围的土只能是回填 土，应采用相应的主动土压力系数，而静止土压力一 般可用在不允许有位移的支护结构，并不适合用于地 下室外墙或挡土墙的设计计算中。现阶段地下室外墙或挡土墙的设计计算，可结合设计现状进行适当的调整，即考虑地震作用对接近地 表的地下室土压力的增大作用，建议地下室顶部土压 力可按静止土压力系数 k0计算，而地下室底部土压力 系数可按